看不見摸不著！何方神秘力量，驅(qū)使日月星辰永不停息的“動(dòng)”？

有人問：天體星辰既不噴火又不冒煙，既無轉(zhuǎn)子又無輪軸，它是依賴什么動(dòng)力在與宇宙中移動(dòng)變化的呢？這是一個(gè)普通人的好奇心，也正是驅(qū)動(dòng)人類不斷探索前行，從蒙昧走向文明的動(dòng)力。其實(shí)人們一旦上了小學(xué)和中學(xué)，這種問題就應(yīng)該有所答案了。

因?yàn)楝F(xiàn)代物理學(xué)早就回答了這個(gè)問題，那就是引力，引力是驅(qū)動(dòng)整個(gè)宇宙天體不斷運(yùn)動(dòng)的基本動(dòng)力。引力是物質(zhì)存在的基本屬性，只要有質(zhì)量，小到一?；覊m一個(gè)原子，大到一個(gè)星球一個(gè)星系、星系團(tuán)，都有引力，是靠引力讓所有物質(zhì)能夠聚在一起。

牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力，是人類對引力認(rèn)識(shí)的第一次飛躍。牛頓萬有引力表達(dá)式為：引力F=GMm/r^2，就是說引力大小等于引力常數(shù)G，與引力發(fā)生相互作用的大小兩個(gè)物體M和m的乘積，除以它們之間距離的平方。引力常數(shù)G是由卡文迪許在1789年通過自己發(fā)明的扭秤實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出，精確值≈6.67*10^-11(N·m^2/kg^2)。

這是兩個(gè)1公斤質(zhì)量物體質(zhì)心距離1米的引力，有了這個(gè)引力常數(shù)，卡文迪許精確的計(jì)算出了地球的質(zhì)量約等于6*10^24kg，由此被世人認(rèn)為是第一位稱出了地球質(zhì)量的人。

由于萬有引力的存在，所有物質(zhì)就有了相互吸引并靠攏的趨勢，這樣整個(gè)宇宙就“動(dòng)”了起來。在物質(zhì)相互吸引靠攏的過程中，由于引力大小是與距離平方成反比的，這樣物質(zhì)距離遠(yuǎn)近受到的引力就是不均衡的，就會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)相互吸引的過程不平衡，發(fā)生各種位移和旋轉(zhuǎn)，最終形成相互圍繞著旋轉(zhuǎn)的趨勢。

一顆恒星的形成就是這樣的，星云塵埃在相互吸引的過程中逐步聚攏，收縮的不均衡導(dǎo)致整個(gè)塵埃物質(zhì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，收縮得越緊密旋轉(zhuǎn)越快，角動(dòng)量驅(qū)動(dòng)形成了軸心，離心力導(dǎo)致收縮的星云形成盤狀，就形成了原行星盤；最終核心部分凝聚成了恒星，行星盤的星子凝聚成了行星，其余的渣滓形成了小行星、彗星、塵埃。

一個(gè)星系也是這樣漸漸形成扁平盤狀的，而星系的不斷合并，最終會(huì)成為巨大的橢圓星系。

愛因斯坦的廣義相對論對引力的本質(zhì)進(jìn)行了進(jìn)一步剖析，發(fā)現(xiàn)引力本質(zhì)是由于質(zhì)量對時(shí)空擾動(dòng)導(dǎo)致。任何有質(zhì)量的物體都會(huì)對周圍的時(shí)空造成擾動(dòng)，就像在水中丟入一顆石子，或在一床繃緊的床單上放入幾顆鐵球，丟入的石子或鐵球會(huì)對水或床單形成壓迫，導(dǎo)致漣漪和凹陷，這就是時(shí)空旋渦或陷阱，當(dāng)兩個(gè)有質(zhì)量的物體靠近時(shí)，就會(huì)有相互掉進(jìn)對方旋渦或陷阱的趨勢，表現(xiàn)出相互吸引的引力現(xiàn)象。

而越大質(zhì)量的物體所形成的旋渦或陷阱就越大越深，相對小物體就似乎是被大物體吸引而落到其旋渦或陷阱中。

愛因斯坦的場論及其公式，并沒有否定牛頓的萬有引力理論，只是通過修正更精確，從而解決了天體觀測中一些無法解釋的現(xiàn)象，如水星進(jìn)動(dòng)等問題，撥開了籠罩在物理學(xué)上空的一塊大烏云，成為20世紀(jì)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

隨著天體物理學(xué)的不斷深入發(fā)現(xiàn)和研究，人們又發(fā)現(xiàn)了新的問題。根據(jù)宇宙膨脹理論，觀測到的宇宙現(xiàn)象與引力理論有差異，如果根據(jù)萬有引力計(jì)算，星系團(tuán)中的可見物質(zhì)引力完全不具備將星系收攏的能力，根據(jù)星系運(yùn)動(dòng)的彌散度早就應(yīng)該分崩離析，但它們依然聚攏在一起，是什么原因呢？

觀測計(jì)算發(fā)現(xiàn)，形成星系團(tuán)引力的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可見物質(zhì)加起來的總質(zhì)量，因此在星系里面一定有什么人類看不到的物質(zhì)存在，且這種物質(zhì)占據(jù)著星系和星系團(tuán)的主要質(zhì)量。由此，科學(xué)家們提出了暗物質(zhì)暗能量假設(shè)。

經(jīng)過近百年的觀測和研究，現(xiàn)在的主流理論認(rèn)為，在我們宇宙總質(zhì)能中，可觀測物質(zhì)只占全宇宙總質(zhì)能約5%，不可觀測質(zhì)能總量占整個(gè)宇宙的95%。細(xì)分為恒星、星系、星云塵埃等可見物質(zhì)只占宇宙總質(zhì)量的4.9%，暗物質(zhì)占26.8%，暗能量占68.3%。

這就是說，除去暗能量，宇宙中總物質(zhì)的比重為：會(huì)發(fā)光的可見部分只占約15%，不發(fā)光的不可見部分占85%。這些不可見部分由于幾乎不帶電，不參與電磁相互作用，也就是不與光子發(fā)生作用，因此根本無法被觀測，但它們又有具有質(zhì)量，在天體和星系的形成維系中起著主要的引力作用。

科學(xué)家們一直想弄清楚這些暗物質(zhì)是什么東西，當(dāng)發(fā)現(xiàn)中微子存在時(shí)，曾經(jīng)認(rèn)為這或許就是暗物質(zhì)。因?yàn)橹形⒆右矌缀醪慌c光子發(fā)生作用，每時(shí)每刻都有無數(shù)中微子穿越一切物質(zhì)，包括地球，每秒鐘甚至有萬億個(gè)中微子穿越我們?nèi)梭w，人們卻絲毫也沒有感覺。

但盡管中微子有如此之多，在宇宙中也只占總質(zhì)能的0.001%，即便它真屬于暗物質(zhì)的一種，也根本無法托起決定宇宙生死存亡的引力之重?？茖W(xué)家們又絞盡腦汁地弄出了一堆候選粒子，如軸子、WIMP等，并由此對基本粒子模型產(chǎn)生了挑戰(zhàn)。但暗物質(zhì)到底是什么，迄今依然沒有答案。

探索在繼續(xù)，現(xiàn)在的主流理論認(rèn)為，我們宇宙的過去、現(xiàn)在和未來都是取決于暗物質(zhì)和暗能量的較量，暗物質(zhì)的力量是通過引力維系現(xiàn)有宇宙，暗能量則通過推力讓宇宙不斷膨脹，宇宙最終歸宿是大撕裂還是大坍縮，就看鹿死誰手了。

這就是我們宇宙各種天體物質(zhì)不斷運(yùn)動(dòng)，風(fēng)起云涌變幻多姿的主要?jiǎng)右颉５珡母旧险f，還有一種更原始的推動(dòng)力，這就是真空零點(diǎn)能，即便在宇宙沒有誕生之前的絕對真空中，也充滿了巨大的能量，這些能量以量子真空的方式隨機(jī)擾動(dòng)，以虛粒子對的方式不斷地出現(xiàn)又相互湮滅。

但這種量子隨機(jī)擾動(dòng)并不完美對稱，當(dāng)某個(gè)虛粒子對出現(xiàn)偏差而沒有湮滅時(shí)，平衡就被打破了，奇點(diǎn)就出現(xiàn)了，從此誕生了宇宙，成為了時(shí)空的起點(diǎn)。這就是量子力學(xué)對宇宙起源的一種說法。

從量子力學(xué)角度來說，微觀物質(zhì)從來沒有靜止一說，基本粒子，包括原子、電子、質(zhì)子、中子、夸克都是不斷運(yùn)動(dòng)的，且速度極快，如銫原子的共振頻率約為92億赫茲，也就是每秒振動(dòng)92億次。量子運(yùn)動(dòng)具有測不準(zhǔn)、波粒二象性、量子糾纏、態(tài)疊加等奇異現(xiàn)象。

這是一個(gè)非常復(fù)雜的話題，在此就不展開說了。這里點(diǎn)一下，是為了說明不但宏觀的天體星辰在不斷地運(yùn)動(dòng)，在微觀世界的每個(gè)原子和基本粒子同樣在不斷的運(yùn)動(dòng)，因此，運(yùn)動(dòng)是我們這個(gè)宇宙萬事萬物的基本屬性。

在這里需要特別說明一下的是，我們在地面肉眼看到的天體星辰平靜而祥和，似乎是又不噴火又不冒煙，這是由于距離太遠(yuǎn)的緣故，實(shí)際上我們看到的星辰絕大多數(shù)都是恒星，這些恒星核心溫度達(dá)到千萬甚至上億度，都是一個(gè)個(gè)既噴火又冒煙的太陽，即便是行星，像我們地球，也是常常山呼海嘯地震火山爆發(fā)，并非那么平靜。

這樣說，不知道把這個(gè)問題說清楚了沒有，歡迎討論。

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